預(yù)防性試驗參考PPT

1、1第4章 電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗 電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗已成為保證現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全可靠運行的重要措施之一。這種試驗除了在新設(shè)備投入運行前在交接、安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)中進行外，更多的是對運行中的各種電氣設(shè)備的絕緣定期進行檢查，以便及早發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，及時更換或修復(fù)，防患于未然。 2 絕緣故障大多因內(nèi)部存在缺陷而引起，有些絕緣缺陷是在設(shè)備制造過程中產(chǎn)生和潛存下來的，還有一些絕緣缺陷則是在設(shè)備運行過程中由外界影響因素的作用下逐漸發(fā)展和形成的。就其存在的形態(tài)而言，絕緣缺陷可分為兩大類：集中性缺陷 ；分散性缺陷 由于缺陷種類很多、影響各異，所以絕緣預(yù)防性試驗的項目也就多種多樣。每個項目所反映的絕緣狀態(tài)和缺陷性

2、質(zhì)亦各不相同，故同一設(shè)備往往要接受多項試驗，才能作出比較準確的判斷和結(jié)論。 3u 4.1 絕緣電阻、吸收比的測量u 4.2 介質(zhì)損耗角正切的測量u 4.3 局部放電的測量u 4.4 絕緣油性能檢測u 習(xí)題與思考題本章內(nèi)容返回44.1 絕緣電阻、吸收比的測量 絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)最基本的綜合性特性參數(shù)。由于電氣設(shè)備中大多采用組合絕緣和層式結(jié)構(gòu)，故在直流電壓下均會有明顯的吸收現(xiàn)象，使外電路中出現(xiàn)一個隨時間而衰減的吸收電流。54.1.1 絕緣電阻與吸收比的測量 4.1.2 目前常用的絕緣電阻測試 測量泄漏電流從原理上來說，與測量絕緣電阻是相似的，但它所加的直流電壓要高得多，能發(fā)現(xiàn)

3、用兆歐表所不能顯示的某些缺陷，具有自己的某些特點。 返回6 絕緣電阻是反映絕緣性能的最基本的指標之一，通常都用兆歐表來測量絕緣電阻。用兆歐表來測量電氣設(shè)備的絕緣電阻被廣泛的運用在常規(guī)絕緣試驗中。 4.1.1 絕緣電阻與吸收比的測量 圖4-1 兆歐表的原理接線圖 7 圖中g(shù)為手搖(或電動)直流發(fā)電機，也可能是交流發(fā)電機經(jīng)晶體二極管整流。m為流比計式的測量機構(gòu)，包括處在永磁磁場內(nèi)的可動部分電壓線圈lv和電流線圈la。在把被試物接到兩個測量端子l和e之間時，搖動發(fā)電機手柄，直流電壓就加到兩個并聯(lián)的支路上。圖4-1 兆歐表的原理接線圖 8 第一個支路電流 通過電阻rv v 和電壓線圈lv。第二個支路電

4、流 通過被試電阻 ra a 和電流線圈la。兩個線圈中電流產(chǎn)生的力矩方向相反。在力矩差的作用下，使可動部分旋轉(zhuǎn)，兩個線圈所受的力也隨之改變。當?shù)竭_平衡時，指針偏轉(zhuǎn)的角度正比于 。aiviviai圖4-1 兆歐表的原理接線圖 9絕緣電阻和吸收比測量一、絕緣電阻的測量1、作用：能發(fā)現(xiàn)絕緣受潮或有集中性的導(dǎo)電通道2、測量工具：兆歐表3、接線方式：104.方法規(guī)定以加電壓后60秒測得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻值.5.注意事項(1)先拆除被試品的電源和對外一切連線,將其接地并放電(2)待手搖發(fā)電機穩(wěn)定以后,再將兩端子接在試品上(3)60秒后再讀數(shù)(4)對大容量試品,測好以后先斷兩端子接線, 后停手搖發(fā)電機

5、(5)注意溫度和濕度的較正11二.吸收比的測量1.吸收比k 吸收比大小可反映絕緣干燥或受潮k值大(大于或等于1.3)絕緣良好,吸收現(xiàn)象明顯;反之,絕緣受潮,吸收現(xiàn)象不明顯1560rrk 122.方法按測絕緣電阻的方法測15秒和60秒時的電阻再按公式可求得k1560rrk 13 測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣表面情況不良。測量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣中的局部缺陷：如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開等；絕緣的老化。14 不論是絕緣電阻的絕對值或是吸收比都只是參考性的。如不滿足最低合格值，則絕緣中肯定存在某種缺陷；但是，如已滿

6、足最低合格值，也還不能肯定絕緣是良好的。有些絕緣，特別是油浸的或電壓等級較高的絕緣，即使有嚴重缺陷，用兆歐表測得的絕緣電阻值、吸收比，仍可能滿足規(guī)定要求，這主要是因為兆歐表的電壓較低的緣故。 15(1)試驗前應(yīng)將試品接地放電一定時間。對容量較大的試品，一般要求5-10min (2)高壓測試連接線應(yīng)盡量保持架空，確需使用支撐時，要確認支撐物的絕緣對被試品絕緣測量結(jié)果的影響極小。(3)測量吸收比時，應(yīng)待電源電壓達穩(wěn)定后再接入試品，并開始計時。測量絕緣電阻時應(yīng)注意下列幾點：16(4)對帶有繞組的被試品，應(yīng)先將被測繞組首尾短接，再接到l端子：其他非被測繞組也應(yīng)先首尾短接后再接到應(yīng)接端子。(5)絕緣電阻

7、與試品溫度有十分顯著的關(guān)系。 (6)每次測試結(jié)束時，應(yīng)在保持兆歐表電源電壓的條件下，先斷開l端子與被試品的連線，以免試品對兆歐表反向放電，損壞儀表。返回17 目前數(shù)字兆歐表已經(jīng)基本上取代了手搖式的兆歐表。數(shù)字兆歐表由高壓發(fā)生器、測量橋路和自動量程切換顯示電路等三大部分組成。 工作原理為：經(jīng)電子線路構(gòu)成的高壓發(fā)生器將低壓轉(zhuǎn)換成高壓試驗電源，供給測量橋路；測量橋路實現(xiàn)比例式測量，將測量結(jié)果送自動量程切換顯示電路進行量程轉(zhuǎn)換和數(shù)字顯示。 目前比較常用的是by2671數(shù)字兆歐表。 4.1.2 目前常用的絕緣電阻測試 18by2671數(shù)字兆歐表19(本節(jié)完)小 結(jié)絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)

8、最基本的綜合特性參數(shù)。電氣設(shè)備中大多采用組合絕緣和層式結(jié)構(gòu)，故在直流電壓下均有明顯的吸收現(xiàn)象，測量吸收比可檢驗絕緣是否嚴重受潮或存在局部缺陷。返回20 4.2 介質(zhì)損耗角正切的測量 tan能反映絕緣的整體性缺陷(例如全面老化)和小電容試品中的嚴重局部性缺陷。由于tan隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化的程度。但是，測量tan不能靈敏地反映大容量發(fā)電機、變壓器和電力電纜(它們的電容量都很大)絕緣中的局部性缺陷，這時應(yīng)盡可能將這些設(shè)備分解成幾個部分，然后分別測量它們的tan。 21u 4.2.1 西林電橋測量法的基本原理u 4.2.2 西林電橋測量法的電磁干擾u 4.2.3 西

9、林電橋測量法的其他影響因素本節(jié)內(nèi)容返回224-6 西林電橋原理接線圖 圖中cx，rx為被測試樣的等效并聯(lián)電容與電阻，r3、r4表示電阻比例臂，cn為平衡試樣電容cx的標準，c4為平衡損耗角正切的可變電容。 4.2.1 西林電橋測量法的基本原理 23 43xnz zz z根據(jù)電容平衡原理，當: 式中zx、zn、z3、z4分別是電橋的試樣阻抗，標準電容器阻抗以及橋臂z3和z4的阻抗 11xxxjczrw=+1nnzj cw=33zr=44411j czrw=+42311tanxnxrccr44tanxc r解所得方程式，得 (4-6) （4-7） （4-8） （4-9） 24當 時，試樣電容可近似

10、地按下式計算： tan0.1x43xnrccr（4-10） 因此，當橋臂電阻r3，r4和電容cn，c4已知時就可以求得試樣電容和損耗角正切，計算出cx后，根據(jù)試樣與電極的尺寸在計算其相對介電常數(shù)。 25 通常橋臂阻抗要比z3和z4大得多，所以工作電壓主要作用在橋臂阻抗上，因此它們被稱為高壓臂，而z3和z4為低壓臂，其作用電壓往往只有數(shù)伏。為了確保人身和設(shè)備安全，在低壓臂上并聯(lián)有放電管（a、b兩點對地），以防止在r3、c4等需要調(diào)節(jié)的元件上出現(xiàn)高壓。 26 電橋達到平衡時的相量圖見圖4-7，其中電橋的平衡是通過r3和c4來改變橋臀電壓的大小和相位來實現(xiàn)的。在實際操作中，由于r3和z4相互之間也有

11、影響，故需反復(fù)調(diào)節(jié)r3和c4，才能達到電橋的平衡。 圖4-7 西林電橋平衡時的相量圖 27 由于絕大多數(shù)電氣設(shè)備的金屬外殼是直接放在接地底座上的，換言之，被試品的一極往往是固定接地的。這時就不能用上述正接線來測量它們的tan，而應(yīng)改用圖4-8所示的反接線法進行測量。 圖4-8 西林電橋反接線原理圖 返回返回28 在現(xiàn)場進行測量時，試品和橋體往往處在周圍帶電部分的電場作用范圍之內(nèi)，雖然電橋本體及連接線都如前所述采取了屏蔽，但對試品通常無法做到全部屏蔽。這時等值干擾電源電壓就會通過對試品高壓電極的雜散電容產(chǎn)生干擾電流，影響測量。 圖4-9 外接電源引起的電磁干擾 4.2.2 西林電橋測量法的電磁干

12、擾 29 消除或減小由于電場干擾引起的誤差，可以采取下列措施 ：（1）加設(shè)屏蔽，用金屬屏蔽罩或網(wǎng)把試品與干擾源隔開。（2）采用移相電源 （3）倒相法 圖4-10移相電源消除干擾的接線圖 返回返回304.2.3 西林電橋測量法的其他影響因素 1.溫度的影響 溫度對tan值的影響很大，具體的影響程度隨絕緣材料和結(jié)構(gòu)的不同而異。一般來說，tan隨溫度的增高而增大。現(xiàn)場試驗時的絕緣溫度是不一定的，所以為了便于比較，應(yīng)將在各種溫度下測得的tan值換算到20時的值。 31圖4-11 與試驗電壓的典型關(guān)系曲線1良好的絕緣 2絕緣中存在氣隙 3受潮絕緣 2. 試驗電壓的影響 323. 試品電容量的影響 對于電

13、容量較小的試品(例如套管、互感器等)，測量tan能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性缺陷和整體分布性缺陷。但對電容量較大的試品(例如大中型發(fā)電機、變壓器、電力電纜、電力電容器等)測量tan只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷 4. 試品表面泄漏的影響 試品表面泄漏電阻總是與試品等值電阻rx并聯(lián)，顯然會影響所測得的tan值，這在試品的cx較小時尤需注意。 33返回返回(本節(jié)完)小 結(jié)測量 值是判斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)地一項靈敏有效的方法。 值的測量，最常用的是西林電橋。 的測量受一系列外界因素的影響。試驗中應(yīng)盡可能采用屏蔽，除污等方法消除這些影響。tgtgtg34 4.3 局部放電的測量 當電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣發(fā)生局部放電時，將伴

14、隨著出現(xiàn)許多現(xiàn)象。有些屬于電的，例如電脈沖、介質(zhì)損耗的增大和電磁波輻射，有些屬于非電的，如光、熱、噪音、氣體壓力的變化和化學(xué)變化。這些現(xiàn)象都可以用來判斷局部放電是否存在，因此檢測的方法也可以分為電的和非電的兩類。 35 目前得到廣泛應(yīng)用而且比較成功的方法是電的方法，即測量絕緣中的氣隙發(fā)生放電時的電脈沖。它不僅可以判斷局部放電的有無，還可以判定放電的強弱。 4.3.1 局部放電測量的基礎(chǔ) 4.3.2 局部放電測量的脈沖電流法 4.3.3 局部放電測量的非電檢測法 返回返回36(a)示意圖 (b)等值電路4.3.1 局部放電測量的基礎(chǔ) 圖4-12 絕緣內(nèi)部氣隙局部放電的等值電路 37 在固體或液體

15、介質(zhì)內(nèi)部g處存在一個氣隙或氣泡，cg代表該氣隙的電容，cb代表與該氣隙串聯(lián)的那部分介質(zhì)的電容，ca則代表其余完好部分的介質(zhì)電容 。整個系統(tǒng)的總電容為: bgabg+c ccccc sinmuutsinbgmbgcuutcc在電源電壓 的作用下， 上分到的電壓gc為：（4-11） （4-12） 38圖4-13局部放電時電壓電流變化曲線 圖4-14 一次局部放電的電流脈沖 電容上分到的電壓 ，氣隙放電電壓 ，熄滅電壓（剩余電壓） 。gurusu39表征局部放電的三個基本參數(shù) p 視在放電量 （4-17） 其中 為試品電容， 為氣隙放電時，試品兩端的壓降。 既是發(fā)生局部放電時試品ca所放掉的電荷，也

16、是電容cb上的電荷增量。（比真實放電量小得多）aaucqqacauq40p放電重復(fù)率（ ） 在選定的時間間隔內(nèi)測得的每秒發(fā)生放電脈沖的平均次數(shù)p放電能量（ ） 指一次局部放電所消耗的能量。 （432）其中 為視在放電量， 為局部放電起始電壓。 nwiquw21qiu41p其他參數(shù) 平均放電電流 放電的均方率 放電功率 局部放電起始電壓 局部放電熄滅電壓返回返回424.3.2 局部放電測量的脈沖電流法 當發(fā)生局部放電時，試品兩端會出現(xiàn)一個幾乎是瞬時的電壓變化，在檢測回路中引起一高頻脈沖電流，將它變換成電壓脈沖后就可以用示波器等測量其波形或幅值，由于其大小與視在放電量成正比，通過校準就能得出視在放

17、電量(一般單位用pc)。此法靈敏度高、應(yīng)用廣泛。 返回返回434.3.3 局部放電測量的非電檢測法 噪聲檢測法 （超聲波法）光檢測法 化學(xué)分析法 44p噪聲檢測法（超聲波法）噪聲檢測法（超聲波法）介質(zhì)中發(fā)生局部放電時，其瞬時釋放的能量將放電源周圍的介質(zhì)加熱使其蒸發(fā)，效果就像一個小爆炸。此時放電源如同一個聲源，向外發(fā)出聲波。由于放電持續(xù)時間很短，所發(fā)射的聲波頻譜很寬，可達到數(shù)mhz。 45介紹一種聲測法傳感器固體中常用傳感器為測震儀（固體中常用傳感器為測震儀（accelerometer）和聲發(fā)射）和聲發(fā)射（acoustic emission）傳感器。測震儀有著平滑的頻率）傳感器。測震儀有著平滑的

18、頻率特性，測試頻率可達特性，測試頻率可達50khz以上。聲發(fā)射傳感器有多個頻段以上。聲發(fā)射傳感器有多個頻段（30k1mhz），該傳感器有很強的方向性，一般來說只），該傳感器有很強的方向性，一般來說只能測試某個特定方向的聲信號。能測試某個特定方向的聲信號。senaco as100 聲傳感器聲傳感器 北京亞捷隆測控技術(shù)有限公司 46 抗電磁干擾能力強 靈敏度不受試品電容的影響 能進行復(fù)雜設(shè)備放電源定位 在傳播途徑中衰減、畸變嚴重 基本不能反映放電量的大小 噪聲檢測法的特點47p光檢測法 采用光纖傳感器，局部放電產(chǎn)生的聲波壓迫使得光纖性質(zhì)改變，導(dǎo)致光纖輸出信號改變，從而可以測得放電。 光測法只能測試表面放電和電暈放電，在現(xiàn)場中光測法基本上沒有直接應(yīng)用。將光纖技術(shù)和聲測法相結(jié)合提出了聲-光測法。 48p化學(xué)分析法膜紙絕緣介質(zhì)中，常用高性能液體色譜分析法（hplc）判斷介質(zhì)老化情況。在電力變壓器中，油色譜分析（dga）方法是一 種簡單、經(jīng)濟、有效的變壓器在線監(jiān)測方法。 49 在高壓電氣設(shè)備中，絕緣油得到了廣泛的應(yīng)用。高壓電氣設(shè)備的主要部件均浸在絕緣油